子午工程与地震监测

王喜珍 滕云田 杨冬梅 马玉立

1）中国地震局地球物理研究所，北京 100081

2）中国科学院国家空间科学中心，北京 100190

据文献报道，地震前会有电磁前兆异常，对电磁异常的监测与判定也已成为地震监测预报特别是短临预报的有效手段之一。立体的、综合的地震前兆监测系统，对系统研究和识别地震前兆异常信息将发挥重要作用。立体的、综合的地震前兆监测系统应由地震前兆监测台网、地震电磁卫星、子午工程监测系统以及其他区域监测系统组成。

经过“十五”建设，除地震监测台网外，我国已建成地磁台网（约33个地磁基准台、80个基本台、 1982个流动测点）、地壳形变台网（约115个固定台站、1 500个区域流动测点）、地电台网（约103个地电场、79个地电阻率固定台站）、地下流体台网（约210个台站），实现了地震前兆高密度、多手段综合地基监测。

地震电磁卫星的建设（计划载荷有电场仪、磁力仪、GPS掩星接收机、Langmuir探针等）将实现到空间几百公里的电离层、磁场探测。

子午工程一期沿东经 120°子午线，北起漠河、经北京、武汉，南至海南并延伸到南极中山站，以及东起上海、经武汉、成都、西至拉萨的沿北纬30°纬度线附近的15个监测台站，运用地磁（电）、无线电、光学和探空火箭等多种手段的空间监测网。地磁（电）监测系统配置了磁通门磁力仪、感应式磁力仪、大气电场仪、地电场仪、磁通门经纬仪（DI仪）和overhauser磁力仪6种设备，实现地基附近地磁（电）场的观测。无线电系统由非相干散射雷达、无线电雷达链（包括高频相干散射雷达、中层—热层—对流层雷达、甚高频相干散射雷达、全天空流星测风雷达）、数字测高仪链、空间环境扰动的实时连续监测链（包括行星际闪烁监测设备、宇宙线监测设备、电离层TEC和电离层闪烁监测组网、高频多普勒频移监测系统）组成，主要监测中高层大气、电离层、磁层以及行星际的物理参量。光学监测系统由激光雷达、光学干涉仪、全天空气辉成像仪和极光光谱仪组成，主要用于监测中高层大气和电离层区域大气风场、大气温度、大气密度、大气成分以及大气的辉光辐射。探空火箭综合监测系统由气象火箭和探空火箭组成，主要探测大气的密度、压力、温度和风速风向、电离层的电子密度和温度，微量成份和电场。子午工程二期将通过地面台站数量和观测手段的扩展，新建100°E，40°N的若干台站，形成一个“#”型地基监测网络，并向几百公里的空间拓展，发射高度为450 km左右配置朗缪尔探针、GPS掩星接收机、多波段气辉探测仪、磁场探测仪、电场探测仪等科学载荷的极轨卫星。子午工程可以连续监测地球表面20～30 km以上到几百公里的中高层大气、电离层和磁层，以及十几个地球半径以外的行星际空间环境中的地磁场、电场、中高层大气的风场、密度、温度和成分，电离层、磁层和行星际空间中的有关参数。

地震前兆异常信息的监测与判定是一个复杂的过程，往往监测到的异常信息包含了丰富的信息，从中有效提取与地震相关的信息，不仅需要有效的判断方法、复合型人才队伍，更需要高质量的、综合的监测数据作支撑。地基监测系统和卫星有利于异常信息拾取，而子午工程监测系统可以为异常信息的判定提供空间环境背景信息，特别是来自行星际空间的背景信息。同时通过地基、中高层大气物理参量的监测，可望为地震电磁信号的传播、与电离层、磁层的耦合研究提供新思路。